基于WSN的建筑结构模态分析节能方法研究

发布时间：2017-12-02 16:26

  本文关键词：基于WSN的建筑结构模态分析节能方法研究

  更多相关文章： 无线传感器网络 建筑结构健康监测 模态分析 振型 重叠分簇

【摘要】：近年来随着无线传感器网络与建筑结构健康监测两个领域技术的发展,基于无线传感器网络的建筑结构健康监测系统成为很多研究者们的研究热点。当无线传感器网络应用于建筑结构健康监测场景时,无线传感器节点往往采用电池供电,当电池电量耗尽后,如果不对无线传感器节点进行充电或者更换电池,节点将会死亡,所以能量成为约束该系统性能的关键性因素。针对基于无线传感器网络的建筑结构健康监测系统能耗问题,在基于分簇的结构健康监测系统架构下,从减少簇内通信量降低簇内通信能耗的角度出发,设计出节能的模态分析方法,再根据模态参数中振型的特点,设计出适用于振型识别的分簇方法,降低系统能耗。基于分簇的结构健康监测系统架构不仅可以得到准确的模态参数而且系统能耗较低。针对联合NExT-ERA模态分析方法,在基于分簇的结构健康监测系统架构下,设计了一种基于分簇的联合NExT-ERA节能型模态分析方法,通过设计合理的簇内通信策略优化联合NExT-ERA模态分析方法。仿真结果表明,该方法通过减少簇内数据通信量降低了簇内通信能耗,从而降低了系统能耗。相比较固有频率,振型对结构的损伤更为敏感,在基于分簇的结构健康监测系统架构下,需要通过整合各个簇得到的局部振型以获得结构整体振型。针对振型的特点,设计了一种基于结构振型识别的WSN重叠分簇方法,将布置在结构上的无线传感器节点划分成若干个重叠簇,通过基于分簇的联合NExT-ERA节能型模态分析方法进行局部振型识别,利用重叠技术将各个簇的局部振型进行整合,以得到结构完整振型。仿真结果表明,该方法不仅保证了所识别出振型的准确性而且显著降低了系统的能耗。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TN929.5

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